المحطات الفضائية

سرفيور (1)، (الشكل الصغير إلى اليمين)، حققت أول هبوط سهل على القمر يوم 2 يونيو عام 1966م. التقطت مايقارب 11,000 صورة للسطح القمري بما فيها الصورة التي تظهر أعلاه. مارينر 9 (الشكل الصغير إلى اليمين) كانت أول مجس للدوران حول المريخ. صورت أخدودًا (في الأعلى) من ارتفاع يبلغ 1,971كم في عام 1973م.

فويجر 2 (الشكل الصغير إلى اليمين) حلَّقت على ارتفاع منخفض من كوكب المشتري في يوليو عام 1979م. التقط المجس الفضائي صورًا ضوئية للكوكب بما فيها الصورة المبينة أعلاه. ماجلان (الشكل الصغير إلى اليمين) وصلت كوكب الزهرة في أغسطس 1990م. وقام المجس الفضائي مستعملاً الرادار برسم خارطة سطح الكوكب.

المحطات الفضائية أماكن يستطيع فيها الناس أن يحيوا ويعملوا في الفضاء لفترات طويلة. وهي تدور حول الأرض عادة على ارتفاع يتراوح بين حوالي 300 و 480كم. وتؤدي المحطة الفضائية وظائف المرصد والمعمل والمصنع والورشة والمخزن ومستودع الوقود. وهي أكبر بكثير من المركبات الفضائية المأهولة، ولذا توفر راحة أكبر. وقد تنقل المركبات الفضائية المأهولة الناس بين الأرض والمحطة الفضائية، بينما تمد المركبة الفضائية غير المأهولة المحطة بالغذاء والماء والمعدات والبريد.

ويمكن بناء المحطات الفضائية الصغيرة على الأرض وإطلاقها في المدار بصواريخ كبيرة، ولكن المحطات الكبيرة تجمع عادة في الفضاء. وتحمل الصواريخ والمكوكات الفضائية قطع (أجزاء) المحطة الفضائية إلى الفضاء، حيث يقوم رواد الفضاءبتجميعها. ويمكن تغيير القطع القديمة وإضافة قطع جديدة لتوسيع المحطة.

وللمحطة الفضائية منصة التحام واحدة على الأقل لاستقبال المركبات الفضائية الزائرة. وتتكون معظم منصات الالتحام من مدخل مؤطر يسمى البويب، يتصل ببويب على المركبة الفضائية الزائرة لتكوين غلق غير منفذ للهواء، وعند فتحهما يكوِّن البويبان نفقًا مضغوطًا بين المحطة والمركبة الفضائية الزائرة.

ينطوي أهم واجبات طاقم المحطة الفضائية على إجراء البحوث العلمية. فهم على سبيل المثال، يحللون تأثيرات الجاذبية الصغرية على المواد المختلفة، أو يستقصون سطح الأرض، أو يدرسون النجوم والكواكب.

وينفق رواد المحطة الفضائية الكثير من وقتهم في تجميع المعدات وتوسيع تسهيلات المحطة. ويشمل هذا تقديم الأعمدة، وتوصيل خطوط الكهرباء والغاز، ولحم الوصلات المستديمة بين قطع المحطة. وعلى الطاقم أيضًا إصلاح المعدات التالفة أو تغييرها.



محطة الفضاء سكايلاب. كانت محطة الفضاء سكايلاب1 أول مختبر فضاء أمريكي مأهول، وقد اتخذت مدارًا لها على ارتفاع يقارب 435كم فوق سطح الأرض في عام 1973م. أجرى رواد الفضاء تجارب في المحطة عامي 1973 و1974م. ولقد تحطمت سكايلاب عندما دخلت جو الأرض ثانية عام 1979م.
ساليوت وسكايلاب. سيطرت البعثات الفضائية إلى القمر على البرامج الفضائية السوفييتية والأمريكية خلال الستينيات، ولكن كلتا الدولتين أنشأتا محطات فضائية بسيطة خلال تلك الفترة. وكانت هذه المحطات ذات شكل أسطواني، بمنصة التحام عند أحد الطرفين، وألواح قدرة شمسية بارزة إلى الخارج من الجانبين. واختير تصميمها بحيث تحتوي على كمية من الهواء والغذاء والماء تكفي لفترة تتراوح بين 6 و12 شهرًا. وقد حورت المركبات الفضائية المأهولة التي بنيت أساسًا للطلعات القمرية، أي أبولو الأمريكية وسويوز السوفييتية، لنقل الناس إلى المحطات الفضائية.

ساليوت. أطلق الاتحاد السوفييتي أول محطة فضائية، وهي ساليوت1، في 19 أبريل 1971م، وكانت مكونة من قطعة واحدة، بمنصة التحام واحدة. وفي 17 يونيو 1971م، تمكن ثلاثة رواد، هم جورجي دوبروفولسكي وفيكتور باتسابيف وفلاديسلاف فولكوف، من تنفيذ عملية التحام ناجحة بين مركبتهم الفضائية، سويوز 11 وساليوت 1، وقضوا 23 يومًا على متن المحطة الفضائية يدونون الملاحظات الطبية ويجرون التجارب. وفي حادث مأساوي قتل الرواد الثلاثة بسبب تسرب الهواء من المركبة الفضائية سويوز 11أثناء رحلة العودة إلى الأرض.

وفي عام 1974م استضافت ساليوت 3 بعثة لتصوير الأرض، استغرق عملها 15 يومًا، كما استقبلت ساليوت 4 بعثتين في عام 1975م، استغرقت الأخيرة منهما 63 يومًا. وفي عام 1976م، كررت ساليوت 5 المهمة التصويرية التي نفذتها ساليوت 3.


الأجزاء الرئيسية لسكايلاب
وفي عام 1977م، أطلق الاتحاد السوفييتي ساليوت 6، والتي اشتملت على منصتي التحام، منصة على كل من طرفي القطعة الرئيسية. وقد مكن هذا التصميم الجديد طاقم المحطة الفضائية من استقبال الأطقم الأخرى أو الإمداد من المركبات الأخرى. وفي يناير 1978م، جهزت مركبة سيوزـ وهي مركبة معدّلة غير مأهولة أطلق عليها اسم بروجريس (التقدم) ـ وبدأت هذه المركبة في تغذية ساليوت 6 بإمدادات متجددة ومعدات، وبذلك أصبحت أول محطة فضائية تستقبل إمدادات الوقود وغيرها. وقد أطالت هذه المقدرات أعمار المحطات الفضائية، ومكنت الأطقم من إصلاحها وتحديثها، كما أصبح بالإمكان تزويد المحطات بقطع الغيار والأجهزة الحديثة عند الحاجة. ولذلك كله امتد عمل ساليوت 6 إلى حوالي 5 سنوات، استقبلت خلالها 16 طاقمًا، قضوا حوالي 6 أشهر في المدار. وبين عامي 1982 و1986م استضافت ساليوت 7 رحلات امتدت لحوالي 8 شهور.

سكايلاب. كانت سكايلاب أول محطة فضائية أمريكية، حيث أطلقها المعزز ساتورن- 5 في المدار، في 14 مايو 1973م. وقد بني سكايلاب من المرحلة الثالثة الفارغة لإحدى صواريخ ساتورن 5، وزوِّد بقطعة غالقة للهواء ومنصة التحام وتلسكوب شمسي.

وصل الرواد بيت كونارد وجوزيف كيروين وباول ويتز إلى سكايلاب في 25 مايو. وكانت المحطة قد أصيبت بتحطم أثناء الإطلاق، نتج عنه فقدان معظم عزلها الحراري وإحدى لوحتيها الشمسيتين. وبالإضافة إلى ذلك، أدى ارتطام اللوحة الأخرى بالكتل الناتجة عن التحطم، إلى انطباقها، وبالتالي عجزها عن العمل، ولذلك اضطر الطاقم إلى العمل خارج المحطة عدة مرات لتحرير اللوحة. وقد أثبت نجاح هذه الرحلة التي استغرقت 28 يومًا أهمية وجود أناس في الفضاء يقومون بإصلاح المحطات الفضائية وصيانتها.

استقبلت سكايلاب أيضًا بعثتين أخريين. وواصل رواد البعثتين تشغيل المحطة، وأثناء ذلك، كانوا يقومون بإجراء التجارب الطبية، وتصوير الأرض، ومراقبة الشمس. وقد استمرت الرحلة الثانية لفترة 59 يومًا، بينما استمرت الرحلة الثالثة لفترة 84 يومًا.

كان المسؤولون في الولايات المتحدة يأملون في الاحتفاظ بسكايلاب في المدار لفترة أطول، لاستضافة بعثة مكوك فضائي، ولكن المحطة سقطت عن مدارها في يوليو 1979م، وتناثر حطامها فوق غربي أستراليا وفي المحيط الهندي.



ميـر محطة فضاء روسية وضعت في مدارها في فبراير عام 1986م. وصممت لتعمل وحدة أساسية لمركب فضائي دائم. للمحطة ستة منافذ دخول حيث يمكن لمركبات إضافية وعربات نقل أن تلتصق بالمحطة عندها. وقبل أن يطلق الاتحاد السوفييتي (السابق) مير، كان قد أطلق ثماني محطات فضائية أخرى، ما بين عامي 1971 و1982م. وفي عامي 1987 و1988م، أمضى رائدا الفضاء موسى ماناروف وفلاديمير تيتوف 366 يومًا متواصلاً في الفضاء على متن مير.
مير. أطلقت المحطة الفضائية مير (السلام) في 20 فبراير 1986م، واحتوت على منصتي التحام- منصة على كل طرف- وأربعة بويبات أخرى، صممت جميعها للصق القطع المعملية، بحيث تؤدي المحطة الأم دور محور العجلة، الذي تثبت عليه القطع في شكل يشبه برامق العجلة (الأسلاك المشدودة داخل الإطار الحديدي). وقد زودت المحطة أيضًا بمعدات حديثة وألواح قدرة شمسية متطورة.

وبعد إطلاق مير، أرسل الاتحاد السوفييتي ثلاث قطع معملية إلى المدار، التحمت بالقطعة المحورية. وابتداء من عام 1987م، توالت بعثات أطقم الرواد لفترة امتدت إلى أكثر من عام. وكان كل طاقم يغادر المحطة بعد وصول الطاقم الجديد، وذلك باستثناء فترة واحدة في عام 1989م، امتدت لعدة أشهر، ظلت المحطة خلالها شاغرة.

وبعد خمس عشرة سنة من العمل قامت مير خلالها بإجراء 86,331 دورة حول الأرض أعلن الروس وفاة المحطة مير. فقد تناثرت المحطة إلى 1500 جزء على مساحة قطرها 3000كم بفعل ثلاث دفعات لعملية الإسقاط. وكان سقوطها في المحيط الهادئ عند خط الطول 150° غرباً وخط العرض 444° جنوباً عند الساعة 559 بتوقيت غرينتش يوم 23 مارس 2001م. ورغم أن المحطة كانت قادرة على إنجاز عملها الفضائي إلى أن قرار تحطيمها كان بسبب نقص الميزانية إذ فاقت نفقاتها السنوية 250 مليون دولار.


ألفا. في عام 1984م، أصدر الرئيس رونالد ريجان تفويضًا ببناء محطة فضائية دائمة كبيرة "خلال عشر سنوات"، ولكن الموعد المحدد لإكمال بناء المحطة تأخر، وازدادت تكلفة البناء عن التكلفة المقدرة، بسبب التغييرات المتعددة للتصاميم. وفي عام 1993م، وجه الرئيس بيل كلينتون وكالة ناسا لإعادة تصميم المحطة الفضائية المقترحة، والتي أطلق عليها اسم فريدم (الحرية)، وذلك لخفض التكلفة والفترة الزمنية التي يتطلبها البناء. وسوف تشارك الولايات المتحدة وكندا واليابان وروسيا ووكالة الفضاء الأوروبية في برنامج إعادة بناء المحطة الفضائية، التي تقرر بناؤها من عدة قطع مضغوطة وألواح قدرة شمسية، وغير اسمها إلى ألفا.

وستوفر الولايات المتحدة معظم الإطار الهيكلي للمحطة، بما في ذلك الجملون الرئيسي والعديد من الألواح الشمسية، كما ستوفر أيضًا قطعة معملية للأعمال العلمية، وقطعة سكنية تهيَّء المسكن لطاقم مكون من ستة أشخاص. وستوفر روسيا ثلاث قطع بحثية وقطعة خدمية توفر ضروريات الحياة العادية والأعمال المنزلية. وقد خططت روسيا أيضًا لتوفير ألواح شمسية للمحطة، بينما خططت الوكالة القومية للتنمية الفضائية باليابان ووكالة الفضاء الأوروبية لبناء قطع معملية للمحطة. وستوفر كندا ذراع روبوت، وإيطاليا قطعة مضغوطة للمحطة.

وقد تقرر أن تكون محطة ألفا الفضائية معملاً دوليًا رئيسيًا للأبحاث الفضائية. وستتطلب عملية البناء في الفضاء أكثر من 30 طلعة للمكوك الفضائي الأمريكي ومركبات الإطلاق الروسية